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Mongodb是一个基于分布式的文件存储的内存型的非关系型数据库（NoSQL），由C++编写。
架构模式
- 单库：一般测试用，没有高可用，容易部署
- 主从复制：这种架构至少需要两台服务器构成一主一备，也可以支持一主多备。当然，也可以通过同一台服务器的多个实例配置成一主一备或一主多备，只不过灵活性，备份，高可用，扩展性都不好。
- 副本集（Replica set）：也叫复制集。副本集就是一个可以自动故障切换的主备库集群。和主从架构的最大区别就是没有一个固定的主库（primary），而是由集群选举一个主库，当前的主库挂掉，集群会自动从备库（secondary）中选举一个转变为主库。primary负责读写请求，secondary负责读请求。是一个HA架构，解决了单点故障的问题。
- 分片集群（Sharding cluster）：mongo进行数据水平扩展的常用手段。复制集架构的最大的缺点就是集群容量受限于单个节点的磁盘大小，如果数据量不断增加，对它进行扩容非常困难，所以使用Sharding模式来解决这个问题。原理：将整个集合（colletion）的数据根据sharding key，被sharding到多个mongo节点上，即每个节点持有colletion的一部分数据，这个集群持有全部数据，所以原则上sharding可以支持数TB的数据。
分片集群（Sharding cluster）
分片几个基本概念
- 分片（shard）：每个分片包含了分片数据的一个子集，每个分片可以作为一个副本集部署。
- mongos路由：路由器的角色，提供者客户端应用和分片集群的接口。
- 配置服务器（config servers）：配置服务器存储着集群的元数据和配置设置，MongoDB3.4之后，配置服务就必须部署为副本集
分片主键
为了能在集合中分配文档，MongoDB使用分片主键分割集合。分片主键由不重复的字段或字段集合组成。
对于一个集合分片时，要选择一个主键，分片主键在分片后就不能修改。一个分片只能有一个分片主键
对于非空集合进行分片，集合必须有一个以分片主键开头的索引。对于空集合，如果集合对于分片主键没有一个合适的索引，MongoDB将创建索引。
区块
MongoDB分割分片数据到区块，每一个区块包含基于分片主键的左闭右开的区间范围。
分片的优点
MongoDB通过集群中的分片分配读写的工作负载，允许每一个分片处理集群中的一部分操作，读写可以通过添加分片进行横向扩展。包含分片主键或组合前缀的查询，mongos可以定位这个查询到特定的分片或分片子集上，这个定位操作比广播到所有分片的效率高得多。
随着数据的增长，增加额外的分片可以增加集群的存储能力。
即使集群中的一个或多个分片不可用，集群也可以继续执行一部分可用的读写操作。在宕机期间，可用分片的读写操作还是可以被成功处理的。每一个分片部署成副本集，可以提供可增长的冗余和高可用。
分片的缺点
分片集群的基础需求需要小心的计划，执行和维护。谨慎的考虑分欧安主键是确保集群性能所必须的。分片之后，分片主键就不能更改，也不能使集合不分片。如果查询不包含分片主键或组合主键的前缀，mongos将进行广播，查询所有分片，这些查询将花费很长时间。
分片与不分片
一个数据库可以由分片集合和不分片集合的混合。分片集合通过集群中的分片进行分割和分配，不分片集合存储在基础分片中。每个数据库都有一个自己的基础分片。
连接分片集群
客户端必须通过mongos路由和分片中或不分片的集合进行交互。客户端是不能连接一个单独的分片进行操作的。
持久化原理
MongoDB具有高度可配置的持久化设置，从完全没有任何保证到完成持久化。
mongodb和mysql不同，mysql的每一次更新操作都会直接写入磁盘，但是mongo不会，作为内存型数据库，数据操作会先写入内存，然后再持久化到磁盘。
mongodb在启动时，专门初始化一个线程不断循环，用于一定时间周期内来从defer队列中获取要持久化的数据并写入磁盘的 joural （日志）和 mongofile（数据）中，当进行CUD操作时，记录都是被放入defer队列中，以提供延时批量（groupcommit）提交写入。所以时间周期参数是个需要认真考虑的参数，系统是90毫秒，太低会导致频繁的磁盘操作，太高有可能导致业务系统宕机时数据丢失。
